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第1章 MATLAB入门1

1.1 MATLAB概述1

1.1.1 MATLAB发展历程1

1.1.2 MATLAB系统2

1.2 MATLAB 2016用户界面3

1.2.1 标题栏3

1.2.2 功能区4

1.2.3 工具栏4

1.2.4 命令窗口5

1.2.5 历史窗口7

1.2.6 当前目录窗口8

1.2.7 工作空间管理窗口10

1.2.8 图像窗口11

1.3 MATLAB内容及查找12

1.3.1 MATLAB的搜索路径12

1.3.2 扩展MATLAB的搜索路径13

1.4 MATLAB帮助系统15

1.4.1 联机帮助系统15

1.4.2 帮助命令15

1.4.3 联机演示系统18

1.4.4 网络资源20

第2章 MATLAB基础知识22

2.1 MATLAB命令的组成22

2.1.1 基本符号23

2.1.2 功能符号24

2.1.3 常用指令25

2.1.4 基本数学函数27

2.2 数据类型27

2.2.1 变量与常量28

2.2.2 数值29

2.2.3 字符串32

2.2.4 向量34

2.2.5 矩阵36

2.2.6 单元型变量42

2.2.7 结构型变量43

2.3 运算符45

2.3.1 算术运算符45

2.3.2 关系运算符46

2.3.3 逻辑运算符46

2.4 数值运算46

2.4.1 矩阵运算47

2.4.2 向量运算52

2.5 M文件54

2.5.1 命令式文件55

2.5.2 函数式文件57

2.6 操作实例——魔方阵函数58

第3章 程序设计基础60

3.1 MATLAB程序设计60

3.1.1 表达式、表达式语句与赋值语句60

3.1.2 程序结构61

3.1.3 程序流程控制指令66

3.1.4 人机交互语句67

3.1.5 MATLAB程序的调试命令69

3.2 函数句柄69

3.2.1 函数句柄的创建与显示69

3.2.2 函数句柄的调用与操作70

3.3 函数变量及其作用域70

3.4 子函数与私有函数71

3.5 程序设计的辅助函数71

3.6 程序设计优化73

3.7 文件调用记录73

3.7.1 profile函数73

3.7.2 调用记录结果的显示74

3.8 操作实例——编写一个学生成绩评定函数78

第4章 图形绘制80

4.1 二维曲线的绘制80

4.1.1 绘制二维图形80

4.1.2 多图形显示84

4.1.3 函数图形的绘制87

4.2 图形属性设置91

4.2.1 图形窗口的属性91

4.2.2 坐标系与坐标轴95

4.2.3 图形注释98

4.3 三维绘图104

4.3.1 三维曲线绘图命令104

4.3.2 三维网格命令108

4.3.3 三维曲面命令111

4.3.4 柱面与球面113

4.3.5 三维图形等值线115

4.4 三维图形修饰处理120

4.4.1 视角处理120

4.4.2 颜色处理122

4.4.3 光照处理125

4.5 操作实例——绘制函数的三维视图129

第5章 图形与图像的处理132

5.1 向量图形132

5.2 图像处理及动画演示135

5.2.1 图像的读写135

5.2.2 图像的显示及信息查询136

5.2.3 动画演示139

5.3 操作实例——曲线的绘制141

第6章 高等数学计算144

6.1 数列144

6.1.1 数列求和145

6.1.2 数列求积151

6.2 级数156

6.3 极限、导数158

6.3.1 极限158

6.3.2 导数159

6.4 积分160

6.4.1 定积分与广义积分160

6.4.2 不定积分162

6.4.3 多重积分162

6.5 积分变换165

6.5.1 傅里叶（Fourier）积分变换165

6.5.2 傅里叶（Fourier）逆变换166

6.5.3 快速傅里叶（Fourier）变换167

6.5.4 拉普拉斯（Laplace）变换170

6.5.5 拉普拉斯（ilaplace）逆变换171

6.6 复杂函数172

6.6.1 泰勒（Taylor）展开172

6.6.2 傅里叶（Fourier）展开174

6.7 操作实例——高斯脉冲时域与频域转换175

第7章 方程组177

7.1 方程的运算177

7.1.1 方程组的介绍177

7.1.2 方程式的解178

7.1.3 线性方程有解179

7.2 线性方程组求解179

7.2.1 线性方程组定义180

7.2.2 利用矩阵的基本运算180

7.2.3 利用矩阵分解法求解182

7.2.4 非负最小二乘解186

7.3 四元一次方程组求解189

7.3.1 利用矩阵的逆190

7.3.2 利用行阶梯形求解190

7.3.3 利用矩阵分解求解191

7.4 非线性方程（组）的求解195

7.4.1 非线性方程的求解195

7.4.2 非线性方程组的求解196

7.5 常微分方程的数值解法197

7.5.1 欧拉（Euler）方法198

7.5.2 龙格-库塔（Runge Kutta）方法200

7.5.3 用龙格-库塔（Runge-Kutta）方法解刚性问题205

7.6 偏微分方程206

7.6.1 偏微分方程简介206

7.6.2 区域设置及网格化207

7.6.3 边界条件设置211

7.6.4 解椭圆型方程213

7.6.5 解抛物型方程216

7.6.6 解双曲型方程217

7.6.7 解特征值方程218

7.6.8 解非线性椭圆型方程220

7.7 操作实例——带雅可比矩阵的非线性方程组求解221

第8章 符号运算224

8.1 符号与数值224

8.1.1 符号与数值间的转换224

8.1.2 符号与数值间的精度设置225

8.2 符号矩阵226

8.2.1 符号矩阵的创建226

8.2.2 符号矩阵的其他运算228

8.2.3 符号多项式的简化233

8.3 多元函数分析235

8.3.1 雅可比矩阵235

8.3.2 实数矩阵的梯度236

8.4 操作实例——希尔伯特矩阵237

第9章 优化设计247

9.1 优化问题概述247

9.1.1 背景247

9.1.2 最优化问题的实现248

9.1.3 基本概念及分支248

9.2 MATLAB中的工具箱250

9.2.1 MATLAB中常用的工具箱250

9.2.2 工具箱和工具箱函数的查询251

9.3 优化工具箱中的函数254

9.4 优化函数的变量255

9.5 参数设置257

9.5.1 参数值257

9.5.2 optimset函数258

9.5.3 optimget函数263

9.6 模型输入时需要注意的问题264

9.7 @函数264

9.8 优化算法介绍265

9.8.1 参数优化问题265

9.8.2 无约束优化问题266

9.8.3 拟牛顿法实现268

9.8.4 最小二乘优化268

9.8.5 非线性最小二乘实现269

9.8.6 约束优化269

9.8.7 SQP实现270

9.9 线性规划271

9.9.1 表述形式271

9.9.2 MATLAB求解272

9.10 操作实例——最小化问题279

第10章 图形用户界面设计282

10.1 用户界面概述282

10.1.1 用户界面对象282

10.1.2 图形用户界面283

10.2 图形用户界面设计285

10.2.1 GUI概述285

10.2.2 创建控件285

10.2.3 控件属性编辑288

10.3 控件编程291

10.3.1 菜单设计292

10.3.2 回调函数294

10.4 操作实例——二阶系统的曲线显示297

第11章 Simulink仿真基础300

11.1 Simulink简介300

11.1.1 Simulink模型的特点301

11.1.2 Simulink的数据类型302

11.2 Simulink模块库305

11.2.1 常用模块库305

11.2.2 子系统及其封装307

11.3 模块的创建312

11.3.1 创建模块文件312

11.3.2 模块的基本操作314

11.3.3 模块参数设置315

11.3.4 模块的连接317

11.4 仿真分析319

11.4.1 仿真参数设置320

11.4.2 仿真的运行和分析321

11.4.3 仿真错误诊断322

11.5 过零检测323

11.6 代数环324

11.7 回调函数324

11.8 S函数326

11.8.1 S函数的工作流程326

11.8.2 S函数的编写327

11.9 操作实例——轴系扭转振动仿真329

第12章 数理统计分析332

12.1 MATLAB数理统计基础332

12.1.1 样本均值332

12.1.2 样本方差与标准差334

12.1.3 协方差和相关系数335

12.2 曲线拟合336

12.2.1 多项式拟和336

12.2.2 直线的最小二乘拟合337

12.2.3 最小二乘法曲线拟合339

12.3 回归分析341

12.3.1 一元线性回归342

12.3.2 多元线性回归342

12.3.3 部分最小二乘回归343

12.4 操作实例——飞机速度拟合分析346

第13章 概率统计分析349

13.1 概率问题349

13.2 数据可视化349

13.2.1 离散情况349

13.2.2 连续情况350

13.3 正交试验分析352

13.3.1 正交试验的极差分析352

13.3.2 正交试验的方差分析355

13.4 特殊图形358

13.4.1 统计图形358

13.4.2 离散数据图形362

13.5 操作实例——盐泉的钾性判别365

第14章 MATLAB与外部程序接口370

14.1 应用程序接口介绍370

14.1.1 MEX文件370

14.1.2 mx-函数库和MEX文件的区别371

14.1.3 MAT文件372

14.2 MEX文件的编辑与使用372

14.2.1 C语言MEX文件的编写372

14.2.2 FORTRAN语言MEX文件378

14.3 MATLAB可执行程序379

14.3.1 接口函数mexFunction379

14.3.2 出错信息发布函数mexErrMsgTxt和mexWarnMsgTxt379

14.3.3 变量定义函数mexCallMATLAB和mexString380

14.3.4 建立二维双精度矩阵函数mxCreateDoubleMatrix380

14.3.5 获取行维和列维函数mxGetM、mxGetN380

14.3.6 获取矩阵实部和虚部函数mxGetPr、mxGetPi381

14.3.7 在Visual C＋＋中实现MATLAB可执行程序381

第15章 控制系统的时域分析设计实例385

15.1 控制系统的分析385

15.1.1 控制系统的仿真分析385

15.1.2 闭环传递函数385

15.2 闭环传递函数的响应分析386

15.2.1 阶跃响应曲线386

15.2.2 冲激响应曲线387

15.2.3 斜坡响应388

15.3 控制系统的稳定性分析388

15.3.1 状态空间实现388

15.3.2 稳定性389

第16章 分析健康女性的测量数据设计实例391

16.1 健康女性的测量数据分析391

16.2 曲线拟合分析391

16.2.1 二次多项式拟合曲线392

16.2.2 直线拟合分析393

16.2.3 线性回归分析395

16.3 样本分析396

16.3.1 样本均值分析396

16.3.2 样本方差的分析398

16.3.3 协方差分析399

参考文献404